后张法预应力混凝土施工.ppt

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1、,第四节 后张法施工,任务一：视频中所提到的预应力施工方法与上节课所讲的先张法预应力施工的施工工艺在你所理解的范围内有什么不同？,任务二：先张法与后张法施工所用到的锚具和张拉设备有什么不同？,先制作留有孔道的混凝土构件，混凝土达到设计规定强度后，穿筋，借助锚具把预应力筋锚固在构件端部，并用张拉机具张拉钢筋至设计规定应力值，最后孔道灌浆，张拉力由锚具传给混凝土构件，并使之产生预应力。后张法不需台座，构件在张拉过程中完成砼的弹性压缩。广泛应用于现场生产的大型预应力构件和现浇砼结构中。,一、后张法施工的相关知识,任务二,任务二,特点：（1）混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接影响；（2）锚具不能重

2、复使用，成本高；（3）工艺比较复杂：构件制作、留孔、穿筋、张拉、灌浆；（4）可拼装预制构件（现场拼装）。,任务二,（1）锚具（2）张拉设备：液压千斤顶,任务二,锚具：后张法结构或构件中为保持预应力筋的拉力并将其传递到砼的永久性锚固装置。锚具按锚固性能分两类：类承受动、静载的无粘结、有粘结的预应力混凝土；类有粘结、预应力筋的应力变化不大的部位。锚具性能 类 类 锚具效率系数 a0.95 a0.9 锚具的总应变 u2.0%u1.7%对于重要结构使用的锚具，预应力筋的效率系数按国标规定计算；对于一般结构，预应力筋的效率系数取0.97。,任务二,后张法所用锚具根据其锚固原理和构造形式不同，分为螺杆锚具

3、、夹片锚具、推销式锚具和墩头锚具；在预应力筋张拉过程中，根据锚具所在位置与作用不同，又可分为张拉端锚具和固定端锚具；预应力筋的种类有热处理钢筋束、消除应力钢丝束或钢绞线束，因此按锚具锚固钢筋或钢丝的数量，可分为钢绞线束锚具和钢筋束锚具、钢丝束锚具及单根粗钢筋锚具。,钢绞线束、钢筋束锚具1）JM型锚具 JM型锚具由锚环与夹片组成，用于锚固36根12的光圆或钢筋束和56根12钢绞线束。,任务二,JM12型锚具,任务二,2）XM型锚具XM型锚具属新型大吨位群锚体系锚具，由锚环和夹片组成。,XM型锚具,任务二,任务二,任务二,3）QM型锚具 QM型锚具与XM型锚具相似，但锚孔是直的，配有配套的喇叭形铸

4、铁垫板和弹簧圈等。适用于锚固431根12和39根15钢绞线束。,QM型锚具,任务二,4）KT-Z型锚具 KT-Z型锚具由锚环和锚塞组成，分为A型和B型两种，当预应力筋的最大张拉力超过450KN时采用A型，不超过450KN时，采用B型。KT-Z型锚具适用于锚固36根直径为12mm的钢筋束或钢绞线束。该锚具为半埋式，使用时先将锚环小头嵌入承压钢板中，并用断续焊接焊牢，然后共同预埋在构件端部。,任务二,5）墩头锚具 墩头锚具用于固定端，由锚固板和带墩头的预应力筋组成。,任务二,钢丝束锚具 目前常用的有钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、钢丝束墩头锚具、XM型锚具和QM型锚具。（1）钢质锥形锚具,锥形锚具的缺

5、点：当钢丝直径误差较大时，易产生单根滑丝现象，且很难补救，如用加大顶锚力的办法来防止滑丝，又易使钢丝被咬伤。此外，钢丝锚固时呈辐射状态，弯折处受力较大，在国外已经很少采用。,任务二,（2）锥形螺杆锚具适用于锚固1428根直径5mm组成的钢丝束。,任务二,（3）钢丝束墩头锚具、XM型锚具、QM型锚具,任务二,单根粗钢筋锚具（1）螺丝端杆锚具 螺丝端杆锚具与预应力筋对焊，用张拉设备张拉螺丝端杆，然后用螺母锚固，适用于锚固直径不大于36mm的热处理钢筋。,任务二,（2）帮条锚具 它由一块方形衬板与三根帮条组成，帮条采用与预应力筋同类型的钢筋。帮条锚具一般作为预应力筋的固定端。,帮条锚具,任务二,（1

6、）拉杆式千斤顶 拉杆式千斤顶主要用于张拉带有螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具钢丝束、墩头锚具钢丝束。,任务二,（2）锥锚式千斤顶 锥锚式千斤顶主要用于张拉KT-Z型锚固的钢筋束或钢绞线束和使用锥形锚具的预应力钢丝束。,任务二,（3）穿心式千斤顶 穿心式千斤顶适用性很强，适用于张拉各种型式的预应力筋。,任务二,任务二总结：先张法锚具施工完可以取下；而后张法施工完锚具成为构件的一部分，不能取下。,任务三：请同学们学习后张法施工工艺，试分析先张法与后张法都是如何传递预应力的？,浇 筑 砼,抽管，养护拆模,预应力筋制作,埋 管 制 孔,压 试 块,制作砼试块,穿 筋,张拉预应力筋,孔 道 灌 浆,构

7、件起吊、运输,张拉机具准备,调整初应力,制作砂浆试块,压砂浆试块,铺底模，钢筋及侧模,锚 具 制 作,灌浆机具准备,任务三,孔道留设是有粘结预应力后张法构件制作中的关键工作。目的：构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋(束)及张拉锚固后灌浆用。孔道留设的基本要求：孔道直径应保证预应力筋(束)能顺利穿过。孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形。在设计规定位置上留设灌浆孔（一般在两端和上部）。在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水孔，必要时可在最低点设置排水孔。灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。,任务三,钢管抽芯法（只用于直线孔道）胶管抽芯法预埋管法,孔道留设方

8、法,预埋金属波纹管预埋塑料波纹管,预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种，其直径与布置根据构件的受力性能、张拉锚固体系特点及尺寸确定。,预制构件的孔道留设 现浇构件的孔道留设,任务三,1,2,选用的钢管要平直、表面光滑、安放位置准确；钢管预埋前应除锈、刷油，以便抽管；钢管位置一般用钢筋井字架固定，间距一般12m。,钢管每根长度最好不超过15 m，以便旋转和抽管；钢管两端应各伸出构件50cm，便于转动和抽拔钢管；两根钢管接长，接头处用0.5mm厚铁皮做成套管连接。,（1）钢管抽芯法 在需留设孔道处预埋钢管，在混凝土浇筑、养护中定期慢转钢管，以防粘结，待混凝土初凝后，终凝前抽出钢管，形成孔道。,

9、施工要求,任务三,钢管固定井字架,任务三,3,4,5,6,孔道至构件边缘的净距不小于40mm，孔道之间的净距不小于50mm。,恰当准确地掌握抽管时间。初凝后、终凝前，以手指按压砼，无明显压痕又不沾浆即可抽管。常温下一般在砼浇筑后36h抽管。,灌浆孔和排气孔的留设。一般在构件两端和中间，每隔12m左右留设一个直径20mm的灌浆孔；两端留设排气孔。,抽管顺序和方法。先上后下；先中间，后周边；抽管时边抽边转、速度均匀、与孔道成一直线。,施工要求,任务三,钢管抽芯法,任务三,（2）胶管抽芯法 可用于直线或曲线孔道。胶管要求：胶管有夹布胶管或钢丝网胶管两种。钢丝网胶管质硬，预留孔道时与钢管一样使用。夹布

10、胶管使用前，一端封堵，另一端与阀门连接，充水(气)加压至0.50.8MPa，使胶皮管直径增大约3mm，待砼初凝后，放出水（气），抽出夹布胶管形成孔道。,任务三,施工要求,任务三,任务三,任务三,（3）预埋波纹管法 预埋管法可采用金属螺旋管、塑料波纹管，埋入后不再抽出，可用于各类形状的孔道，是目前大力推广的孔道留设方法。波纹管要求：在1KN径向力作用下不变形，使用前进行灌水试验，检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵塞孔道；安装就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。,塑料波纹管 金属螺旋管,任务三,构件中固定：用钢筋井字架,间距不大于0.81.0m;螺旋管固定后，必须用铅丝与钢筋扎牢，防止浇筑砼时螺

11、旋管上浮而造成严重事故。,曲线孔道的固定,任务三,塑料波纹管其刚度比金属波纹管大，孔壁摩擦系数小，不易被混凝土振捣棒振瘪，价格比金属波纹管高。在桥梁的长孔道中应用的比例在增加。,任务三,电热板,塑料波纹管的材料有高密度聚乙烯和聚丙烯。塑料波纹管的接管可采用热接，即用电加热板加热管口至热塑状态后，加压使管口对接在一起。,南京长江三桥引桥的连续梁箱梁底板及腹板塑料波纹管的安装。,端部处理,金属波纹管用厚度为0.30.35mm的钢带卷制而成。金属波纹管有镀锌和非镀锌之分，波纹有单波和双波之分。,金属波纹管要求咬口牢固，波纹高度符合要求，弯曲的波纹管不渗水，环向刚度足够。,南京火车站站前广场高架桥的镀

12、锌金属波纹管安装，波纹管内已穿入钢绞线。,南京奥体中心工程体育场四周大平台双向有粘结预应力梁的金属波纹管及泌水管的安装。,任务三,预应力筋穿入孔道按穿筋时机分有先穿束和后穿束,按穿入数量分有整束穿和单根穿；按穿束方法分有人工穿束和机械穿束（穿束机）。,箱梁的人工后穿束 预应力筋穿插入孔道的箱梁,任务三,先穿束在砼浇筑前穿束，省力，但穿束占用工期，预应力筋保护不当易生锈。按穿束与预埋波纹管之间的配合，分为：先穿束后装管 将预应力筋先穿入钢筋骨架内，然后将螺旋管逐节从两端套入并连接。先装管后穿束 将螺旋管先安装就位，然后将预应力筋穿入。二者组装后放入 在梁外侧的脚手架上将预应力筋与套管组装后，从钢

13、筋骨架顶部放入就位，箍筋应先做成开口箍再封闭。,任务三,构皮滩大坝中孔闸墩新式U型预应力锚索穿索试验,后穿束在砼浇筑后养护期内进行，不占用工期，穿筋后即进行张拉，但较费力。,任务三,人工下料穿索，像32米箱梁至少需要56人，每天最多下料穿索1.5片箱梁。人工下料穿索劳动强度大，而且需要大量的劳动力，同时效率底下，往往会因为进度跟不上而影响下道工序。人工下料穿索需较大的场地空间，必须是先下完料然后再穿索，这样下料长度不容易控制，经常导致梁的另一端钢绞线长短不一，或超过要求的长度。现用穿索机下料穿索，一般只需23人即可。正常情况下一个班至少可穿2片32米预制箱梁。,任务三,穿束机,2 千斤顶定位安

14、装 3 张拉,1 准备工作,5 封端,4 锚固,任务三,（1）张拉条件：结构的混凝土强度符合设计要求或达75%强度标准值；做好各种准备工作。、块体拼装：分段制作的构件在张拉前完成拼装；、砼强度检验：砼强度应满足设计要求，设计无要求时应不低于设计强度的75%，用块体拼装的预应力构件，立缝处的砼或砂浆强度，如设计无规定时，不低于块体砼标准强度的40%，且不得低于15N/mm；、构件端头清理；、搭设张拉台，安装锚具与张拉设备。,张拉台搭设,任务三,（2）张拉控制应力和超张拉最大应力,弥补预应力筋的松弛损失,加速钢筋松弛的早期发展，减少松弛引起的预应力损失,任务三,（3）张拉的方式,一端张拉方式两端张

15、拉方式分批张拉方式（自学）分段张拉方式（自学）分阶段张拉方式（自学）补偿张拉方式（自学）,任务三,一端张拉方式：张拉设备放在构件的一端进行张拉，对于抽芯成形孔道，适用于长度24m的直线预应力筋；对于预埋波纹管孔道，适用于长度30m的直线预应力筋。两端张拉方式：张拉设备放在构件的两端进行张拉，对于抽芯成形孔道，适用于长度24m的直线预应力筋与曲线预应力筋；对于预埋波纹管孔道，适用于长度30m的直线预应力筋与曲线预应力筋。,任务三,分批张拉方式：对配有多束预应力筋的构件分批进行张拉，由于后批预应力筋张拉所产生的混凝土弹性压缩对先批张拉的预应力筋造成预应力损失，所以先批张拉的预应力筋应加上该弹性压缩

16、损失值，使分批张拉的每根预应力筋的张拉力基本相等。（或对先批预应力筋逐根复位补足）,预应力箱梁的分批、对称张拉 预应力T梁的分批张拉,任务三,分段张拉方式：在多跨连续梁板施工时，通长的预应力筋需要逐段进行张拉，第二段及后段的预应力筋利用锚头连接器与前段预应力筋进行接长。,分阶段张拉方式：为平衡各阶段的不同荷载,采取分阶段逐步施加预应力的方式。即全部预应力先张拉50%之后，再第二次拉至100%。,补偿张拉方式：在早期预应力损失基本完成后，再进行张拉的方式。,梁段的分段张拉施工,任务三,（4）张拉顺序 张拉顺序的确定原则：不使砼产生超应力；构件不扭转与侧弯、结构不变位；张拉设备的移动次数最少；对称

17、张拉。,预应力箱梁的对称张拉,任务三,下图所示是预应力砼屋架的下弦，可采用一端张拉，用二台千斤顶分别在构件的两端进行对称张拉，一次完成。,图b预应力筋为四束，需分两批张拉，用两台千斤顶分别张拉对角线上的二束，然后张拉另二束，先批张拉的预应力损失应予补足。,（a）,（b）,预应力砼屋架下弦的张拉顺序,受拉构件的对称张拉,任务三,后批钢筋张拉对前面的预应力钢筋的影响 后批张拉钢筋的第一批预应力损失（包括锚具变形与摩擦损失）,先批预应力损失,受弯构件的分批张拉 右图为预应力吊车梁，预应力筋为六束钢铰线束，分三批张拉，用三台千斤顶分别设在梁的两端，按左右对称各张拉一束，待三批六束均进行一端张拉后，再分

18、批在另一端进行补张拉。,任务三,平卧重叠构件张拉 现场平卧重叠制作的后张法预应力构件，其张拉顺序宜先上后下逐层进行，为减少上下层之间因磨擦力引起的预应力损失，应视预应力筋和隔离剂的类别逐层加大张拉力。但顶底相差 5%（钢丝、钢绞线、热处理筋）9%（冷拉筋）。,固定端的挤压锚,张拉端的夹片锚,（5）、预应力值和伸长值的校核,检验应力损失最方便的办法是在预应力筋张拉24h后，孔道灌浆前重拉一次，所测的两次应力差，即为应力损失值。校核伸长值可综合反映张拉力是否足够、孔道摩阻损失是否偏大、预应力筋是否有异常现象等，实际伸长值与计算伸长值的偏差大于6%时，应暂停张拉，在采取措施调整后，方可继续张拉。,任

19、务三,任务三总结：先张法预应力混凝土靠预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传递预压应力；后张法预应力混凝土靠端锚具传递预压应力。,任务四：预应力筋的制作,钢绞线是成盘状供应，不需要对焊接长。制作工序是：开盘下料编束。,钢绞线一般成盘供货至施工现场。现场下料时，应用钢管和型钢架夹持钢绞线盘，以免开盘时钢绞线弹伤人。,任务四,下料：钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。编束：钢绞线编束宜用20号铁丝绑扎，间距23m，编束前先将钢绞线理顺，使各根钢绞线松紧一致。钢绞线下料长度：采用夹片锚具、穿心式千斤顶张拉时，按下式计算：两端张拉：Ll+（l1+l2+l3+100）一端张拉：Ll+2（l1+10

20、0）+l2+l3,式中：l 构件的孔道长度；l1 夹片式工作锚厚度；l2 穿心式千斤顶长度；l3 夹片式工具锚厚度。,钢绞线下料长度计算简图,任务四,单根预应力钢筋一般张拉端均采用螺丝端杆锚具；而固定端除采用螺丝端杆锚具外，还可采用帮条锚具或镦头锚具。其制作工序是：配料对焊冷拉。下料长度应计算确定，计算时要考虑锚具种类、对焊接头或镦粗头的压缩量、张拉伸长值、冷拉率和弹性回缩率、构件长度等因素。,任务四,任务四：工程实例，计算预制钢筋下料长度。分组进行思考计算,工程实例：预应力混凝土屋架采用机械张拉后张法施工。孔道长度为29.8m，预应力筋为冷拉HRB400级钢筋，直径为20mm。单根长度为8m

21、。试选择锚具和张拉机械，计算预应力钢筋的下料长度和张拉力。,任务四总结：,孔道灌浆的基本要求（1）、灌浆料应采用强度等级不低于42.5级的普通硅酸盐水泥配制，水灰比控制在0.40.45，搅拌后3h泌水率不宜大于2%，且不应大于3%。泌水应能在24h内全部重新被水泥浆吸收。（2）、灌浆前应全面检查构件孔道及灌浆孔、泌水孔、排气孔是否畅通，对抽芯成孔的孔道采用压力水冲洗湿润,对埋波纹管孔道可用压缩空气清孔。宜先灌下层孔道，后灌上层孔道。灌浆工作应缓慢均匀进行，不得中断，并应排气通顺，在出浆口冒出浓浆并封闭排气口后，继续加压至0.50.6N/mm稳压2min，再封闭灌浆孔。,在预制场地的混凝土台座上

22、绑扎箱梁钢筋、安装镀锌波纹管。,预制预应力箱梁经典施工过程,安装箱梁预应力筋端部，铸铁承压板固定于端部钢模板上，螺旋筋紧贴铸铁承压板，形成良好的局部承压钢筋加密区。,预制箱梁采用定型钢模板，芯模设计成可拆卸，外模可挂附壁式振捣器加强振捣。,可拆卸芯模,箱梁混凝土浇筑达到一定强度后，可拆除内外定型钢模。,定型钢外模,拆模后应覆盖土工布进行保温保湿养护至混凝土达到设计规定张拉强度。,箱梁的预应力筋张拉仍遵守对称张拉原则。当一端张拉时，张拉端可交错设置在箱梁构件两端。,张拉端,固定端,预应力孔道正式灌浆前，必须切除锚具外侧多余的钢绞线（留35cm，并分散），用水泥砂浆或细石混凝土封锚。,搅浆机,灌浆

23、泵,封锚,灌浆用的搅浆机应选用高速搅浆机，选用高性能的孔道灌浆专用外加剂，并做配合比试验确认。,搅浆机,灌浆时，需要在铸铁承压板的灌浆孔上安装单向控制阀门。当另一端喷浆后，可先关闭另一端的阀门，同时继续灌浆加大压力至0.6MPa左右关闭本端阀门保压。,单向阀门,灌浆泵进浆管,安装工作锚后的限位板,限位板,工作锚,预应力张拉操作经典过程,安装千斤顶、安装千斤顶外侧的工具锚锚板,千斤顶,XM型锚具,安装工具锚夹片并击紧,工具锚夹片,千斤顶进油，油缸伸出少许，钢绞线绷紧，准备张拉。,千斤顶油缸,明示张拉程序、配套的千斤顶号与油压表号、对应分级张拉的油压控制读数值。,油压表号,千斤顶号,分级张拉比例,

24、分级张拉油压表控制读数,用配套校验的油压表控制张拉力。,张拉油压表,对连续梁桥的箱梁底板预应力钢绞线束用两台千斤顶对称同步张拉。,对箱梁腹板预应力钢绞线束用两台千斤顶同步对称张拉。,将预应力钢筋张拉到控制应力con后，由于种种原因，其拉应力值将逐渐下降到一定程度，即存在预应力损失。经损失后预应力钢筋的应力才会在混凝土中建立相应的有效预应力。因此，只有正确认识和计算预应力钢筋的预应力损失值，才能比较准确地估计混凝土中的预应力水平。预应力损失：1、张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l12、预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失l2（当采用电热后张法时，不考虑这项损失）,3、混凝土加热养护时受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失l3（当在钢模上生产预应力构件时，钢模和预应力钢筋同时被加热，无温差，则该项损失为零）4、预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失l4（采用超张拉，主要目的就是减小应力松弛损失）5、混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失l5（由于后张法构件在开始施加预应力时，混凝土已完成部分收缩，故后张法的l5比先张法的低）6、用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土局部挤压引起的预应力损失l6,先张法构件的预应力损失：后张法构件的预应力损失：,l1、l3、l4、l5,l1、l2、l4、l5（当为环形构件时还有l6）,